[发明专利]一种铝合金电枢材料及其制备方法和应用

说明书

一种铝合金电枢材料及其制备方法和应用，属于铝合金材料技术领域；铝合金电枢材料的化学成分以质量分数计包括：Zr：0.14％～0.80％、Ce：7.50％～10.00％、Y：0.04％～0.30％、Mg：0.35％～0.60％、Fe：0.04％～0.20％、Mn：0.04％～0.15％、Si：0.008％～0.10％，其余为Al和不可避免的杂质；通过控制Zr和Y元素的含量在上述范围，使得该材料在制备的热处理过程中析出耐热相，提升该材料的耐热性能，改善了目前电枢材料在高温下会出现力学性能明显降低的问题；同时，耐热相弥散分布于铝基体中，可钉扎位错和晶界，阻碍位错和晶界的移动，有效地增强了该材料的强度。

技术领域

本申请涉及铝合金材料技术领域，具体而言，涉及一种铝合金电枢材料及其制备方法和应用。

背景技术

电磁炮的产生是现代社会时代的产物。由于科学技术的进步，传统的火炮的机动性、精度、射程、速度、杀伤力无法满足现代战争需求，迫切的需要更强的发射技术来满足时代的需求，电磁轨道炮发射技术已成为未来武器研究发展的必然方向。电磁轨道炮采用电磁推力，发射的脉冲动力大约是普通火炮发射力的10倍，并能精确的调整发射速度，安全性和隐蔽性好、可控性高、适配性强。

电枢是电磁轨道炮的核心部件，作为发射器推力的载体，将电磁能转化为动能，推动弹丸达到最高速，其性能的优劣将直接影响电磁轨道炮的发射性能与效率。由于电枢长期在强电场、磁场环境下工作，发射时材料要经受复杂的机械、热力、电气作用及强大的侧冲击力，与此同时电磁炮发射时会产生大量的焦耳热，这些热量部分被电枢材料吸收。热量的增加致使温度急剧升高，高温使得电枢材料表面部分材料发生烧损、气化，甚至是电离，这加剧了电枢材料的烧蚀现象，限制了电磁轨道炮在大功率重复发射中的应用。如何保证高电导率的基础上，改善了电枢材料的机械性能，提高电枢材料的强度和耐烧蚀能力，既保证弹丸的发射速度，又能保障电磁轨道炮的发射精度和使用寿命，成为电磁轨道炮的关键技术难题。目前，电枢材料通常采用密度较低的铝合金，材料的电导率、强韧性、抗高温烧蚀性能还难以满足实战化需求。

发明内容

本申请的目的在于提供一种铝合金电枢材料及其制备方法和应用，其改善目前电枢材料在高温下会出现力学性能明显降低的问题。

发明人在发明过程中发现：在铝合金电枢材料中添加较多的Zr和Y元素时，会导致该材料在制备的凝固过程中，Zr和Y元素会出现偏析，如图2所示，在铝基体中形成近连续的网状结构，没有形成耐热相，导致该材料在高温条件下的力学性能会出现明显降低。

第一方面，本申请的实施例提供了一种铝合金电枢材料，所述铝合金电枢材料的化学成分以质量分数计包括：Zr：0.14％～0.80％、Ce：7.50％～10.00％、Y：0.04％～0.30％、Mg：0.35％～0.60％、Fe：0.04％～0.20％、Mn：0.04％～0.15％、Si：0.008％～0.10％，其余为Al和不可避免的杂质。

为避免该材料在制备的凝固过程中出现Zr和Y元素的偏析，该铝合金电枢材料通过控制Zr和Y元素的含量在上述范围，使得该材料在制备的热处理过程中析出Al₃(Zr,Y)和/或(Al,Si)₃(Zr,Y)等金属间化合物作为耐热相，提升该材料的耐热性能，改善了目前电枢材料在高温下会出现力学性能明显降低的问题；同时，Al₃(Zr,Y)和/或(Al,Si)₃(Zr,Y)等金属间化合物能够弥散分布于铝基体中，可钉扎位错和晶界，阻碍位错和晶界的移动，有效地增强了该材料的强度。

作为一种可选的实施方式，所述铝合金电枢材料的化学成分以质量分数计包括：Zr：0.40％～0.60％、Ce：8.50％～9.50％、Y：0.15％～0.20％、Mg：0.45％～0.55％、Fe：0.10％～0.15％、Mn：0.08％～0.12％、Si：0.04％～0.07％，其余为Al和不可避免的杂质。